摘要：针对75NM铝挤压机快换模座开裂的问题，对模座结构进行分析，制定修复方案，恢复快换模座的使用能力。
关键词 铝挤压机；快换模座；开裂；修复
公司现有两台75NM挤压机，每台挤压机配备有两个快换模座，一用一备。模座用于放置模具（由上模具、下模具、模垫组成），剪切垫和空垫，每次换模时间长，工作量大。由于使用不当，每台挤压机各有一个模座开裂。只剩一个模座严重影响生产效率。经过分析模座结构，反复研究修复方案并付诸实施，很好地恢复了模座的使用能力，收到预期效果。
一、模座结构及开裂分析
快换模座使用中由于操作不当，与挤压杆发生碰撞，产生裂纹。又在搬运过程中开裂成两半（见图1、2）。75MN挤压机活动快换模座为铸钢加工件，长度为1035mm，宽1400mm，高1290mm，重6280kg。中间位置为U型，U型底部有键槽和剪切油缸孔。模座截面在键槽处发生突变，且此处截面积最小，产生应力集中。当外力增大时，应力集中处的最大应力一直领先，不断增大。当达到模座的强度极限时，此处将首先产生裂纹。
图1模座断裂 图2 快换模座结构示意图
二、修复措施
（一）机械修复措施
模座整体成U型，底部最薄弱处开裂，修复后的机械强度无法达到原来的机械强度水平，只能想办法对开裂处进行加强，确保能达到生产使用时的受力要求（参见图3）。
1.将断面铣平，制作工件填补铣去的部分，保证模座各个尺寸符合图纸要求。填补工件做成“十”字型并留出焊接槽，便于装配时定位和固定。
2.在模座底部寻找空间，从宽度方向上钻3个Φ52×1400mm的贯穿孔。制作直径48mm的高强度拉杆，用螺母预紧。拉杆材质为40Cr，调质处理后硬度达到HB280-320。
3.再在两个侧面和底面共铣四个600x100x40的键槽，镶嵌拉力件焊接填满，最大程度恢复其力学性能。拉力件采用普通钢板制作，预留焊接坡口。
4.加热和焊接时模座会发生不可预计的变形。特别是U型开口，内收会导致模具不能放进模座；外扩模具又会松动，不能满足生产使用。而公司内没有能加工U型口的设备，所以要制作工装，保证模座尺寸精度。
图3 模座修复示意图
（二）焊接修复措施
1.模座材质为ZG270-500，属于中碳钢。钢材焊接冷裂倾向严重，焊接性较差。而且模座形状复杂，断面大。所以焊接前需要预热处理。模座整体200℃预热，保温2小时后出炉焊接（参见图4）。
图4 焊前预热温度曲线
2.模座材质是ZG270-500，填补的的十字键及拉力键材质为Q235钢。这两种材质焊接性存在一定差异，所以要选定适合的焊接工艺及焊接材料。
2.1选用CO2气体保护焊，电弧穿透能力强，熔深大，能保证充分熔透。焊接速度是手工电弧焊的1-3倍，而成本才是手工电弧焊的40%-50%。
2.2选用YJ501NI药芯焊丝，这种焊丝电弧柔和稳定，飞溅小，脱渣容易，焊缝成型美观。适用于平焊和横焊，可进行全位置焊接，焊接效率高。焊缝金属经微量元素韧化处理，低温韧性优良，抗裂性好，内在质量稳定可靠。
2.3焊接时应从内向外，使得焊接应力向模座外集中。焊接顺序为：①焊接十字键和端面连接处，两名焊工同时从中间向两边焊接。②焊接底面拉力件。③焊接侧面拉力件。④拉杆螺母处满焊至与模座表面平齐。
3.焊后退火处理，消除焊接内应力。焊后模座进炉，升温至350℃保温6小时。最后降至200℃保温1小时后出炉，出炉后包裹保温棉缓冷（参见图5）。
图5 焊后退火温度曲线
4.待模座完全冷却后将工装拆除，对模座表面和键槽进行修整、打磨，达到图纸的尺寸要求。
三、修复效果
通过对模座结构及开裂原因的分析，制定详尽的修复方案，成功完成模座修复工作。修复后模具能正常送进挤压机前梁和挤压筒之间，并与挤压筒和前梁接触良好，还原了模座原本的外形尺寸。经过一个月的使用，模座使用正常，恢复了生产使用要求的强度。但再加强也达不到原来整体铸钢的强度，所以在使用时要注意观察是否有变形情况出现，禁止违规操作，以保证模座能使用更长的时间。
公司内一共有两个模座发生开裂。购买一个新的快换模座需要20万元，若两个开裂模座均报废，则造成40万元的损失。本次修复两个模座，采购工具的价格为3万元，热处理费用1万元，人工费1万元。总共花费5万元，为公司节约35万元，大幅度地减少了公司的备件成本。
论文作者:潘志刚
论文发表刊物:《基层建设》2018年第29期
论文发表时间:2018/12/2
标签：万元论文; 键槽论文; 电弧论文; 拉力论文; 挤压机论文; 应力论文; 模具论文; 《基层建设》2018年第29期论文;